大功率LED驱动电路设计与仿真

　　摘要：本文设计了一款高效率，高输入电压，输出电流恒定的大功率白光LED驱动芯片。设计了芯片中的运算放大器电路、带隙基准电路、锯齿波发生器电路、比较器电路、误差放大器电路、输出过压保护电路、过热保护电路、功率管驱动电路、逻辑控制电路等，并给出了仿真结果。仿真结果表明设计的芯片达到了预期的要求。

　　芯片电路设计及仿真

　　本设计的应用定位于通用照明，景观照明和室内装饰照明等领域，同时兼顾便携式产品与汽车照明领域。本设计研究的LED驱动芯片是应用于DC-DC恒流驱动电路。电路方案选择降压型拓扑结构，在调制方式和控制方式上选择PWM调制方式和电压控制方式。采用的工艺库是上海华虹BCD工艺。

　　主要设计要求

　　(1)采用功率开关管内置方案，芯片内部电路工作电压5V;(2)工作温度范围-40~115℃;(3)可驱动大功率白光LED十颗，输出电流350mA，电流精度5%;(4)电源转换效率达到90%;(5)输入低压锁定功能;(6)输出过流、过压保护功能;(7)热关断功能。

　　芯片内部架构

　　芯片内部架构如图1所示。包括以下几个模块：基准电压源模块，锯齿波发生器模块，误差放大器模块，比较器模块，逻辑控制模块，开关MOS管驱动模块，低压锁定模块，过流过压保护模块，热关断模块等。

　　芯片的应用电路

　　外围应用电路如图2所示。

　　由图2可知，外围应用电路由电感L1，大功率白光LED，电流采样电阻R0，肖特基二极管D，输入电容C1，输出电容C0，电容C2，过压保护电阻R1、R2组成。工作原理：当芯片内部MOS管导通时，VDD，L1，LED，R0组成一回路，LED点亮;当芯片内部开关管关断时，L1，LED，R0，D形成回路，电感L1放电，维持LED工作。

　　芯片内部模块设计

　　运算放大器的设计

　　运算放大器已经成为模拟电路设计中用途最广、最重要的部件^[1]。